JP3477210B2 - 被覆された高弾性率材料の糸とそれから形成される布 - Google Patents

被覆された高弾性率材料の糸とそれから形成される布

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は第二の材料の中に被覆されたポリマー材料の
ような高弾性率材料の糸に関する。糸は抄紙機用の織物
に使用される布及びその他の工業用布を構成するのに使
用できる。
従来の技術 抄紙機織物は抄紙機の形成部、プレス部及び乾燥部に
使用される工業用布に対する用語である。それらは一般
に通常の大きな織機で織られたポリエステルか又はポリ
アミドの多繊維及び／又は単繊維で作られる。これらの
布は一般に通常の織物技術で作られていた。
すべての抄紙機織物（PMC）の本来の機能は紙シート
からの水の除去である。抄紙機のメーカー及び製紙業者
共に製紙工程のスピードアップと紙の品質の向上に努め
る時、新しい障壁がPMC布に関して材質と布地のデザイ
ンに革新を要求することで一致した。更に、PMCメーカ
ーはPMC布地のより効率的な生産も探し又それのキー品
質特性を高めている。
今日、抄紙機は布構造の厚みが、特に形成部において
水分除去の比率を制限し始めている程急速に発達してい
る。不充分な脱水は低いシート強度を結果する。シート
強度は次のより激しいシート脱水段階を通してシートの
性質の転換と維持に決定的に重要である。一つの可能な
解決法は機械の形成部を長くすることであるが、これに
は寧ろ費用がかかるので実現性は制限される。PMCメー
カーにとってもう一つの手法はより薄い布を製造するこ
とであるが、織布工程において最小の可能な寸法は縦糸
と横糸の方向に使われる繊維の結合した直径である。寸
法の安定性、布の強度及び布の寿命のような基準は繊維
の直径の細さ従って布の全体の厚みに実用的限界を与え
る。多くのPMCの立場では、これらの性質の変更は実行
不可能であり、事実より高い機械の速度は更にこれらの
性質の向上を要求する。
高い強度、低い重量、現在実用されているものよりも
比較的薄い織物に対する明確な要求がある。
PMC布の表面の地形は紙製品の品質を左右する。紙シ
ートにより滑らかな接触表面を創り出せるよう努力が払
われた。然し、PMC織布の表面の滑らかさは織パターン
と繊維の物理的性質から結果する地形によって制限され
る。織布（又は編み布）では、滑らかさは交叉する糸の
交差点に形成される節によって内在的に制限される。
高弾性率材料は高い機械的性能と軽量を要求する用途
に対して可能性のある材料である。性能−重量に基づく
と、高弾性率ポリマーは金属やセラミックを越えた明白
な利点を有する。
高弾性率ポリマーは高い異方性があり、分子鎖の配向
方向にだけ高弾性率を達成する。事実、分子軸に垂直な
性質は長さ方向に示される性質よりもかなり低い値を示
す。結果として、低い剪断と圧縮性が分子軸に垂直な方
向に示される。諸性質の相違を補償するために複合設計
の概念が当業者には知られている。代表は、第一架橋可
能樹脂、第二架橋可能樹脂、ケブラー／ノメックス
成分、及びステープルファイバー成分間の反応を通して
耐火芯に化学的に結合しているように見える糸のような
可縮ステープルファイバーの鞘の中のケブラーとノメ
ックスのような耐火繊維の芯の糸を公開した米国特許
No.4,927,698である。
発明の要約 本発明は被覆された高弾性率繊維材料の糸及びそれか
ら作られた布に関する。本発明は高弾性率材料の利点を
示すと同時に分子鎖配向に垂直な方向にこの繊維が示す
低下した性質を補償する手段を与える複合繊維状材料を
提供する意向である。
本発明は高弾性率繊維材料が二成分繊維で被覆されて
いるような複合繊維構造である。複合繊維構造は高弾性
率繊維材料の第１内層と二成分繊維の第２外層を有し、
二成分繊維の第２外層がその全長に沿って高弾性率繊維
材料の第１内層の周りを被覆している。高弾性率繊維材
料の全表面積が被覆されねばならない。
本発明の二成分繊維は鞘−芯配列か又は交互配列かど
ちらでも良いが、鞘−芯の方が望ましい。更に鞘成分の
方が芯成分よりも低い融点を持つ方が望ましい。
適当した二成分繊維はコポリエステル／ポリ（エチレ
ンテレフタレート）、ポリアミド／ポリ（エチレンテレ
フタレート）、ポリアミド／ポリアミド、ポリエチレン
／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリプロピレン／
ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリエチレン／ポリ
アミド、ポリプロピレン／ポリアミド、熱可塑性ポリウ
レタン／ポリアミド及び熱可塑性ポリウレタン／ポリ
（エチレンテレフタレート）の鞘−芯組合せを含む。
ここで使用した“弾性率”は室温で変形させた試料の
負荷−伸び応答（応力−歪み曲線）の初期直線部分の傾
きで定義される引張り率に関する。
ここで使用したような高弾性率材料は理論の約25％以
上の引張り率を示す高弾性率ポリマーを含む。選択した
高弾性率ポリマーは約25GPA以上の引張り率を有するも
のである。Encyclopedia of Polymer Science 2d ed.vo
l.7,pp.699−722.高度に配向したポリマー構造は異方性
であり、又弾性率が分子鎖の配向度が上がるにつれて増
加するときには、他の方向には弾性率が埋め合せ的に減
少することは特記すべきである。
適当した高弾性率ポリマーは、ポリ（ｐ−フェニレン
テレフタルアミド）のようなアラミド類に限定するもの
ではなくて、商標名ケブラーでデュポン社から入手可
能、カーメル（ロン−ポーラン社から入手可能）、ア
クゾ社から入手可能なアレンカ、ノメックス（デュ
ポン社から入手可能）、ポリエチレンナフタレート、ポ
リ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）、ポリエス
テル類、ガラス、アクゾ社から入手可能なアラミドであ
る芳香族ポリアミド樹脂アレンカ、ベクトラ（セラ
ニーズ社）及びキシダール（ダート社）のようなサー
モトロピックコポリエステル類、スペクトラ900（アラ
イド社）のような高弾性率ポリエチレン繊維を含む。
熟練工は編込み又は包込みのように高弾性率内芯を被
覆できるのに幾つかの方法があることを認識すべきであ
る。高弾性率内芯の周りへの二成分繊維の編込みは良好
な安定性を持つ構造を与える。高弾性率繊維を二成分繊
維材料で包込むのはもう一つの適当な方法である。繊維
は単一の被覆機械か又は二重被覆機械のどちらでも被覆
できた。どちらの場合でも、芯の繊維は選ばれたピッチ
でらせん状に被覆される。
本発明の繊維構成において、利点は二成分繊維のユニ
ークな構造を取ることにある。鞘成分の融点は芯成分の
融点より低く、又高弾性率内芯の融点よりも低い。改良
された構造の実現は、布の中で互いに交叉している糸か
ら作られた布を、鞘の融点を越えてはいるが芯及び高弾
性率内芯よりは低い温度まで加熱し続いて冷却すること
で与えられる。これ以後熱融着に関する、この工程は二
成分繊維の鞘成分を軟化状態に入らせ、鞘材料の融点以
下の温度まで冷却した時に糸を接触点で互いに融着させ
る。たいていの場合、斯かる接触点は糸が互いに交叉す
る点である。
本発明の布の改良された安定性により、本発明の複合
糸より構成された単層布が抄紙機上をうまく走行できた
ことが信じられる。即ち、本発明は抄紙機の織物が受け
る過酷な要求条件に耐えることの出来る単層布を製造す
る手段を提供する。一般に、布が要求走行条件に耐える
ために必要な寸法の安定性と強度を持つことを保証する
には布は少なくとも二層で構成されねばならない。
本発明は多層構造の中の頂部薄層構造として使用する
こともできる、又それの一層としての使用が布の表面の
減少した節のサイズと減少した布の厚さによる通常の材
料を越えた利点を示すであろうことが信じられる。減少
した節のサイズは製紙業者にとって望ましい特徴である
より滑らかな布の表面を創り出すであろう。より薄い布
が本発明の高弾性率複合糸を用いて作られることも可能
であるから、高弾性率材料が所有する優れた引張り特性
は通常の布の所有する強度をより少ない材料の使用で達
成できることを意味する。本発明はまた多層構造の基礎
層として使用しても良い。この層の改良された寸法安定
性はこの用法に良く適合している。基礎層として本発明
に従う布を使用することは全体の布構造に確かな利益を
与えるだろう。本発明の複合糸は糸の軸に沿って比較的
高い強度を表すから、基礎層としてのこの布層の使用は
全布構造に要求される安定性と強度を与えるであろう。
それ故、より堅さの少ない材料を他の布の層に使用でき
る、例えば製紙業者は他の層を構成するのに細いデニー
ルの繊維を選択できる。従って、布はこの方法で更によ
り薄く作ることが出来る。排水性が改良されるのでより
薄い布は望ましい。
本発明の望ましい実施例では、本発明の糸は織物の少
なくとも一つの層では独占的な構成要素である。多層織
物の場合、少なくとも一つの層が本発明の糸で構成さ
れ、且つなるべくなら紙シートと接触する表面層を構成
する。布が単一層か多層であるかどうかであろうと、二
成分繊維はきちんとしたランダムでない方法で配列され
るべきである。きちんとしたランダムでない方法で配列
されることにより、織物の繊維が第一方向に走る；第一
方向の繊維は第一方向に走る他の繊維と交叉しない；そ
して織物の繊維が第二方向に走る；第二方向の繊維は第
二方向に走る他の繊維と交叉しない；第一方向に走る繊
維は第二方向に走る繊維と交叉する、そして逆も真を意
味する。例えば、機械方向に配列された繊維は互いに交
叉しないであろうそして斯かる繊維は機械と交叉する方
向に走る繊維とだけ交叉するであろう。本発明の織物は
機械又は機械と交叉する方向に走る繊維で構成されるの
が望ましいが、斯かる織物は抄紙機の機械と機械にある
角度で交叉する方向に走る繊維で構成することもでき
る。
図面の簡単な説明 図１ 本発明の複合編込み布 図２ 本発明のもう一つの複合編込み布 図３ 本発明の糸の交叉部分 望ましい実施例の詳細な説明 図１は本発明の糸よりなる布である。布は本発明の糸
より成っている縦糸と横糸方向との糸の平織構造であ
る。図１から糸が交差点で他の糸と相互連結しているこ
とが観察できる。これは糸の熱融着と観ることが出来
る、そこで二成分材料の鞘は、鞘材料の融点以上であっ
て芯材料の融点よりは低い温度に布を加熱後互いに溶融
する。
図１で示される布の縦糸と横糸は共に同じ構造であ
る。糸の高弾性率の内芯はケブラー49の約134本の繊
維である。８本の二成分糸が、ケブラー内芯の周りに
編込まれた。各糸は16番手の二成分繊維で構成される。
この繊維はカネボウ社のベルカップル、250デニール
であり、16番手繊維は低融点のコポリエステル鞘とポリ
（エチレンテレフターレート）（PET）芯を持ってい
て、コポリエステル鞘の融点はPET芯の融点より低くな
っている。
８本の二成分糸がケブラー内芯の周りに編込まれ
る。編込みは比較的高い安定構造を形作り、被覆された
高弾性率の糸は図１で示されるように布を作るのに使用
できる。該布は当業者には既知の方法に従って作られ
る。布が作られた後、張力が掛けられて、鞘の融点より
は高くて芯の融点よりは低い温度に加熱される、その後
鞘の融点より低い温度に冷却される。
本発明の布の改良された安定性により、本発明の複合
糸より構成された単層布が抄紙機上をうまく走り得るこ
とは信じられる。即ち、本発明は抄紙機織物が受ける要
求条件に耐えることが出来る単層布を製造する手段を提
供する。
一般に、布が要求走行条件に耐えるために必要な寸法
安定性と強度を持つことを保証するには少なくとも二層
で構成されねばならない。尚本発明の抄紙機織物は高弾
性率、低い伸びの材料で特徴付けられているから、布の
スチフネスと寸法安定性は高弾性率材料の層で与えられ
る、従って一層の布が可能である。換言すれば、斯かる
材料により供給される高い強度のせいで、かなり多くの
材料を含む多層材料と比較して同等か又はそれ以上の強
度を与えるけれどもより少ない材料を用いて布を構成す
ることが可能である。単層布設計を達成することはPMC
設計における実質的な技術突破であるだろう。機械の速
度が増加するにつれて、排水のための時間量は減少し、
最小可能な厚さを達成する能力は益々重要になってく
る、単層布は多層布よりも薄いであろうから、液体が排
水のために横切らねばならない距離も短くなる。
本発明は多層構造の頂部薄層構造としても使用でき
る、そして斯かる層としての使用は増大した表面の平面
度により通常の材料を越えた利点が生じると思われる。
増大した平面度は糸の交差点における減少した節のサイ
ズの結果である。布の熱融着に関して、二成分繊維の低
融点成分はつぶれて流れ交差点の節のサイズを減少させ
る。
本発明は多層構造の基礎層として使用しても良い。こ
の層の改良された寸法安定性はそれをこの用法に良く適
合させる。そこで、細い直径の他の材料は他の層に使用
できるから、安定性と強度は高弾性率材料より成る層に
分与される。紙シートに接触する層に細い直径の材料を
使用すると抄紙機織物の表面の滑らかさ、望ましい特徴
を改善するであろう。
図２は上図１に関して説明した糸を縦糸方向に使用し
た場合の布を示す。横糸方向の糸は９本撚りの素材より
成る。即ち、これらは図１で述べたような二成分材料の
９本の糸の撚り糸である。糸は互いに緩く撚られてい
る。糸は明らかに平らな外観を呈する。即ち、熱融着
後、糸はリボン様の外観をとる。
図３は本発明に従う複合糸の断面を示す。ケブラー
内芯がはっきりした区域として見られる。二成分外層は
離れていない。
抄紙機が運転している時、本発明に従う布は通常の単
繊維より成る織物よりもきれいさを持続するはずであ
る。二成分繊維より成る布の熱融着は融けた交叉してい
る糸の部分で特徴付けられる。対照的に、通常の単繊維
は糸の交差点で隙間を有する。二成分繊維の交差点での
融着は斯かる隙間を減少させ、ことによると消滅させ
る。隙間は破片を捕えることが出来て時と共に集積させ
るようなピンチ点である。従って、二成分繊維で作られ
た熱融着した交叉糸は通常の単繊維より成る織物よりも
比較的きれいさを持続する。
本発明の抄紙機織物が単繊維より成る通常の織物を越
えて所有すると思われるもう一つの利点は該織物が交差
点において節とは関係なく比較的平らな表面を示すこと
である。布が織られる（又は編まれる）時、節は表面の
滑らかさを減少させるように作られることは既に認識で
きている。既述の如く、節のサイズは二成分繊維の熱融
着で減少させられ、それは表面の滑らかさを改良する。
表面の滑らかさは紙の品質に影響を及ぼす一因子であ
る。従って、改良された滑らかさの織物は紙及び関連製
品のメーカーには関心が持たれる。交叉する繊維間の接
合網は二成分繊維より成る織物の熱融着で作られるであ
ろう。この種の物理的接合は単繊維より成る通常の織物
を越えた寸法安定性を改良するであろう。二成分繊維の
本性とそれらが形作るユニークな構造のせいで、通常の
単繊維に要求されるものよりも低いデニールの繊維を使
うことが出来る。低いデニールの繊維の使用は布の強度
を犠牲にすることなく通常の単繊維より成る織物よりも
薄い織物の利点を提供する。
フロントページの続き (72)発明者 イーグルス・ダナ・バートン アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01770 シャーボーン、サウスメイン ストリート 223 (72)発明者 オコナー・ジョゼフ・ジェラルド アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01747 ホープドール、ベンズウェイ 14 (72)発明者 ディヴィス・ロバート・ベルナルド アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 01701 フレミングハム、レイヴェル レイン ３ (56)参考文献 特開 平５−272020（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−302584（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156537（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−51200（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭60−502012（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D21F 1/10 D21F 7/08 D02G 3/00 - 3/48

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】抄紙機の形成部、プレス部又は乾燥部に使
    用される布であって、 前記布は第２の糸内部における高弾性率繊維材料の第１
    の糸から成る複合糸から成る層を少なくとも一つ有し、 そこにおいて前記第２の糸は二成分繊維材料であり、前
    記二成分繊維材料は鞘成分と芯成分を有していて、 そこにおいて、前記第２の糸の前記鞘成分が前記鞘成分
    の融点よりは高いが、前記芯成分の融点よりは低い温度
    に加熱されて溶融し、前記第１の糸と前記第２の糸の接
    触点において、前記第２の糸の前記鞘成分により前記第
    １の糸が被覆され、前記複合糸の長さに沿って前記第１
    の糸が包みこまれ、それから前記鞘成分の前記融点より
    低い温度まで冷却されることにより前記第１の糸と前記
    第２の糸が一体化することを特徴とする前記布。
  2. 【請求項２】前記布を構成する前記糸が織られている、
    請求項１に記載の布。
  3. 【請求項３】前記布を構成する前記糸が編まれている、
    請求項１に記載の布。
  4. 【請求項４】前記複合糸が前記縦糸方向と前記横糸方向
    に伸びる、請求項１に記載の布。
  5. 【請求項５】前記複合糸が前記縦糸方向に伸びる、請求
    項１に記載の布。
  6. 【請求項６】前記複合糸が前記横糸方向に伸びる、請求
    項１に記載の布。
  7. 【請求項７】前記第１の糸の高弾性率繊維材料が高弾性
    率ポリアミド、アラミド、ポリ（エチレンナフタレー
    ト）、ガラスファイバー、サーモトロピック芳香族コポ
    リエステル、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾー
    ル）、ポリエステル、高弾性率ポリエチレンファイバー
    及びそれらの混合物より成るグループから選ばれる、請
    求項１に記載の布。
  8. 【請求項８】前記第２の糸の前記鞘−芯組合せがコポリ
    エステル／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアミ
    ド／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリアミド／ポ
    リアミド、ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレー
    ト）、ポリプロピレン／ポリ（エチレンテレフタレー
    ト）、ポリエチレン／ポリアミド、ポリプロピレン／ポ
    リアミド、熱可塑性ポリウレタン／ポリアミド及び熱可
    塑性ポリウレタン／ポリ（エチレンテレフタレート）の
    組合せの中から選ばれる、請求項１に記載の布。
  9. 【請求項９】複数本の高弾性率繊維が前記第１の糸の内
    部に包み込まれている、請求項１に記載の布。
  10. 【請求項１０】前記第２の糸は更に複数本の、鞘芯配列
    を有する二成分繊維より成っている、請求項１に記載の
    布。
  11. 【請求項１１】前記布は、前記鞘成分の融点よりは高い
    が、尚前記芯成分の融点よりは低い温度に加熱され、そ
    れから前記鞘成分の前記融点より低い温度まで冷却され
    る、請求項１に記載の布。
  12. 【請求項１２】前記複合糸が前記布の形成に先立って熱
    溶融される、請求項１に記載の布。
  13. 【請求項１３】前記布が単一層の布である、請求項１に
    記載の布。
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